Source: The Conversation – in French – By Shankar Sharma, PhD student, Climate Change Research Centre, UNSW Sydney
Il pleut davantage en ville que dans la campagne environnante, mais peut-être pas autant qu’on le pensait. Des chercheurs montrent que les changements intervenus dans les réseaux de satellites influencent aussi les tendances observées.
Comme d’autres pays, l’Australie a été touchée, sur sa côte est par un épisode de mauvais temps, marqué par des orages, de fortes pluies et des crues soudaines à Sydney et dans certaines régions de la Nouvelle-Galles du Sud et en tant que chercheurs, nous nous sommes demandés si les villes influencent elles-mêmes les précipitations qui s’abattent sur elles.
La question est importante, car la majorité de la population vit désormais en milieu urbain. Si l’urbanisation modifie les précipitations, même légèrement, les conséquences peuvent toucher un grand nombre de personnes à travers les risques d’inondation, la conception des réseaux d’évacuation des eaux pluviales, l’approvisionnement en eau et la planification des infrastructures.
Les données satellitaires montrent de manière constante que de nombreuses villes connaissent davantage d’épisodes pluvieux que les zones rurales qui les entourent. L’explication la plus courante est que les villes elles-mêmes jouent un rôle : la chaleur urbaine, la rugosité accrue des surfaces, les aérosols et les modifications de l’occupation des sols peuvent tous influencer le développement des tempêtes et la répartition des précipitations.
Notre nouvelle étude, publiée dans la revue Environmental Research Letters, pose une question centrale : ces observations reflètent-elles de véritables modifications des précipitations ou dépendent-elles de la façon dont nous les mesurons ?
Pourquoi les satellites sont indispensables
Comprendre les précipitations au-dessus des villes est une tâche complexe.
Les pluviomètres mesurent avec précision la pluie en un point donné, mais leur répartition est irrégulière et ils ne permettent pas de rendre compte pleinement des variations des précipitations à l’échelle d’une grande agglomération. Les modèles climatiques peuvent simuler avec finesse la météo urbaine, mais effectuer des simulations à l’échelle du kilomètre pour de nombreuses villes et sur plusieurs décennies demeure extrêmement coûteux en puissance de calcul.
Les observations satellitaires permettent de combler cette lacune.
Le système Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM, ou IMERG, développé par la NASA, fournit des estimations des précipitations à haute résolution sur la quasi-totalité du globe. Il est aujourd’hui largement utilisé pour étudier les pluies en milieu urbain.
Ce que révèlent les données satellitaires
Nous avons analysé les données de précipitations d’IMERG dans 15 des plus grandes villes du monde, dont Sydney et Melbourne. Ces villes couvrent une grande diversité de climats et de contextes géographiques, comprenant à la fois des régions côtières et des régions de l’intérieur des terres.
Un schéma clair s’est dégagé. Les épisodes pluvieux étaient plus fréquents au-dessus des zones urbaines que dans les zones rurales voisines. Le signal le plus marqué n’était pas que chaque tempête devenait plus intense, mais que les satellites comptabilisaient davantage d’heures de pluie au-dessus des villes. Les épisodes individuels sur les centres urbains déversaient souvent moins d’eau que ceux observés dans les zones environnantes.
Autrement dit, le principal signal urbain observé dans les données IMERG n’est pas une pluie plus abondante, mais une pluie plus fréquente.
Des capteurs différents, des récits différents
Les données satellitaires modernes sur les précipitations combinent des observations infrarouges et micro-ondes.
Les capteurs infrarouges estiment les précipitations de manière indirecte à partir de la température au sommet des nuages. Ils offrent une couverture étendue, mais peuvent passer à côté des pluies faibles, peu profondes ou associées à des nuages chauds, car celles-ci peuvent survenir même lorsque le sommet des nuages n’est pas particulièrement froid.
Les satellites équipés de capteurs micro-ondes évoluent sur des orbites basses et détectent des signaux plus directement liés aux gouttes de pluie et aux cristaux de glace présents dans les nuages. Ils sont donc particulièrement utiles pour déterminer si des précipitations sont réellement en cours.
Lorsque nous avons séparé les données IMERG selon le type d’observation utilisé, nous avons constaté que le signal urbain provenait principalement des observations micro-ondes, tandis que les estimations fondées sur l’infrarouge ne révélaient aucun schéma urbain particulier.
Cela ne signifie pas que le signal détecté par les micro-ondes est erroné, mais cela soulève un problème potentiel pour les études à long terme : les observations micro-ondes ont évolué au fil du temps. De nouveaux satellites ont été mis en service tandis que d’autres ont été retirés, et, dans les villes que nous avons étudiées, la fréquence d’échantillonnage par micro-ondes était presque deux fois plus élevée en 2023 qu’en 2001.
C’est un point important, car plus un capteur micro-onde survole fréquemment une zone, plus il a de chances de détecter des épisodes pluvieux. Une averse légère passée inaperçue en 2002 peut aujourd’hui être enregistrée par l’un des nombreux satellites susceptibles de survoler la région dans l’heure.
Évaluer l’impact des outils de mesure
Pour déterminer si cette évolution de l’échantillonnage influençait les tendances observées au niveau des précipitations, nous avons comparé les observations micro-ondes et non micro-ondes à leurs moyennes de long terme. Cette méthode nous a permis de distinguer ce qui relevait des changements dans l’échantillonnage satellitaire de ce qui résultait de véritables évolutions météorologiques.
Les variations de l’échantillonnage micro-onde expliquaient jusqu’à environ 20 % des tendances de long terme observées pour les précipitations dans les 15 villes étudiées. Concernant la fréquence des pluies, des villes comme Lagos, Londres, Melbourne, Pékin, Berlin, Mexico City et Paris présentaient des zones où plus de 40 % de la tendance apparente pouvait être attribuée à l’évolution du système d’observation lui-même.
Les satellites n’expliquent donc pas à eux seuls le schéma de précipitations observé au-dessus des villes. Après correction des effets liés à l’échantillonnage, ce signal subsiste, mais la tendance de long terme apparaît moins marquée. En d’autres termes, il semble bien qu’il pleuve plus souvent au-dessus des villes, mais probablement dans une moindre mesure que ce que les premières estimations laissaient penser.
Et maintenant ?
Pour Sydney, nous avons également comparé les données d’IMERG à celles de CMORPH, un autre dispositif satellitaire consacré aux précipitations, ainsi qu’aux mesures des pluviomètres du Bureau of Meteorology australien. CMORPH a mis en évidence un schéma urbain similaire, même si les deux jeux de données ne sont pas totalement indépendants puisqu’ils reposent en partie sur les mêmes observations micro-ondes.
Les pluviomètres constituent un moyen de vérification plus indépendant. Toutefois, à Sydney comme dans la plupart des villes, le nombre de stations situées en dehors du cœur urbain est trop limité pour confirmer avec certitude, à partir des seules observations au sol, l’ampleur réelle du phénomène.
Les données satellitaires sur les précipitations sont aujourd’hui utilisées dans de nombreux domaines : sciences du climat, évaluation des risques d’inondation, agriculture, assurance ou encore gestion des ressources en eau. Dans de nombreuses régions du monde, elles constituent même la seule source cohérente d’observations pluviométriques sur de vastes territoires. Nos résultats invitent toutefois à la prudence : une partie de tendance relevée peut provenir de l’évolution des systèmes d’observation plutôt que d’un changement réel du climat.
Quant aux raisons pour lesquelles les villes connaissent des pluies plus fréquentes, les explications les plus plausibles sont bien connues : la chaleur urbaine qui favorise l’ascension de l’air, les surfaces plus rugueuses qui dévient les vents vers le haut, ainsi que les aérosols qui modifient la formation des gouttelettes dans les nuages. Le phénomène est réel. Le défi consiste désormais à le mesurer correctement.
Shankar Sharma a reçu des financements de l’Australian Research Council.
Andy Pitman a reçu des financements de l’Australian Research Council.
Jason Evans a reçu des financements de l’Australian Research Council.
– ref. Pleut-il davantage en ville qu’à la campagne ? Oui, mais pas autant qu’on ne le croyait – https://theconversation.com/pleut-il-davantage-en-ville-qua-la-campagne-oui-mais-pas-autant-quon-ne-le-croyait-284507